2016年世界军用航天装备与技术发展综述

吴勤

太空作为重要的战略空间与战略支援力量，是国家重大利益所在，已成为世界主要国家重要的建设领域。2016年，世界军事航天持续发展，在各国合作竞争的战略博弈下，一批更加可靠、更低成本、更优性能、更多功能的航天装备与技术相继出现，推动军事航天力量的加速演进。

进入空间能力开启低价高效新篇章

进入空间是开展空间军事活动的基础，是关键的军事航天能力。2016年，世界主要航天国家继续推进新一代航天运载火箭研制，探索实践可重复使用运载系统，在提升进入空间能力的可靠性与效率，降低成本与风险等方面取得了重要进展。

大力推进新一代大中型运载火箭发展。美国“航天发射系统”重型运载运载火箭的芯级发动机RS-25在斯坦尼斯航天中心完成了多次静态点火试验；美国轨道ATK公司获得美空军支持，开展新型中-重型固体火箭研制，将与“猎鹰”-9“火神”等竞争美军用卫星发射任务。俄罗斯继续推动“联盟”和“安加拉”火箭逐步投入使用，并开展新型超重型运载火箭的研制。欧空局批准研制“阿里安-6”火箭，计划2020年首飞。印度“极轨卫星运载火箭”成功实现了“一箭二十星”的发射，正在加快研制具有更强运载能力的“地球同步轨道运载火箭”MK-3。

多国掀起重复使用运载器发展热潮。美国蓝色起源公司成功将回收的“新谢泼德”火箭再次发射并回收，验证了亚轨道可重复运载技术；虽然9月1日的爆炸使“猎鹰”-9火箭发展遭受挫折，但年内连续3次海上垂直回收试验的成功，为开发运载火箭重复使用技术、降低进入空间成本探索了一条创新之路；美国DARPA在研的“试验性太空飞机”项目进入第二阶段，将开展可重复使用一子级样机的研制；美国联合发射联盟正在研究下一代“火神”运载火箭的可重复使用能力，计划实现火箭上面级和第一级发动机的重复使用。俄罗斯宣布开展水平返回式可重复运载火箭的研制，计划将采用涡轮发动机和火箭发动机组合的水平返回式第一级“贝加尔”首先应用于“安加拉”火箭。法国政府组织有关专家开展了可重复使用运载火箭及其发展前景的评估。印度“可重复使用运载器技术验证机”完成了首次飞行试验，迈出了研发完全可重复使用飞行器的第一步。

先进动力技术有望变革进入空间能力。当前传统液体与固体火箭发动机基本上已达性能极限，提高空间不大。脉冲爆震火箭发动机、塞式火箭发动机等先进动力技术取得了重要进展，有望突破现有发动机无法实现的性能，可使运载火箭在大幅降低运输成本的情况下，提高运载能力。2016年，俄罗斯建造了首台脉冲爆震火箭发动机验证机，并成功进行了系列测试。脉冲爆震火箭发动机是一种基于爆震燃烧的新型发动机，爆震波使可爆燃料的压力、温度迅速升高。这种发动机结构简单、推重比高、耗油率低，具有重大应用潜力。

利用空间能力步入升级换代新时期

军用卫星系统是战场综合信息系统的中枢，有效利用空间已成为形成一体化联合作战能力的关键。2016年，军用卫星继续升级换代，侦察、导航、通信等领域卫星及其应用取得新进展，多用途卫星的快速发展模糊了军用、民用之间的界限。激光通信、微缩干涉光学成像等先进技术的发展突破了传统卫星功能限制，将对未来卫星的研制与应用产生重大影响。

更多国家谋求天基侦察能力。国外成像侦察能力继续扩散，美、俄、欧等继续研制与部署先进的侦察卫星，菲律宾、秘鲁等也通过合作或者购买等方式寻求自主的天基侦察能力。美国国家侦察办公室所属的“先进猎户座”系列信号监听卫星NROL-37和“未来成像体系”系列雷达成像卫星NROL-45发射升空。俄罗斯发射了“猎豹”-M（Bars-M）光学测绘卫星、“资源”-P3光学侦察卫星以及GEO-IK-2两用测地卫星等，对地观测能力进一步增强；俄罗斯还开始了新一代雷达侦察卫星的研制工作，首颗卫星计划2019年发射入轨。欧洲“哥白尼”计划下的“哨兵”-3A监测卫星以及“哨兵”-1B雷达成像卫星发射入轨，后续2颗光学卫星“哨兵”-2C/2D也启动了研制。印度发射了自行研制的“制图卫星”-2C光学成像卫星，全色分辨率0.65米，多光谱分辨率2米。由欧洲空客公司研制分辨率为0.7米的秘鲁首颗侦察监视卫星“秘鲁卫星”-1卫星发射入轨。菲律宾实现了首颗国产对地观测卫星Diwata-1的入轨服役。沙特同美国数字地球公司合作，建造至少6颗小型光学对地观测卫星。

推进通信卫星的换代和部署。加快高吞吐量、高速率、抗干扰的先进通信卫星系统的研制与部署，有效满足未来作战的通信需要。美国发射了第5颗“移动用户目标系统”卫星，实现了该星座的完整部署，全面运行后传输速度为原有系统10倍以上；美国家侦察局的新一代军用数据中继卫星的首星NROL-61发射入轨。加拿大国防部提出拟建设一个为北极地区提供24小时卫星通信的星座。欧洲的大容量Ku波段“欧洲通信卫星”9B成功发射，星上搭载了“欧洲数据中继系统”的首个数据中继有效载荷。

完善导航卫星体系建设运行。美、俄、欧三大导航系统加快部署与升级，印度也在积极发展区域导航卫星系统。美国完成了GPS 2F系列最后一颗卫星的发射，继续推进GPS 3卫星的研制与运行控制系统的升级，加快采办第二批GPS 3卫星，计划2018年发射GPS 3的首颗卫星。俄罗斯发射了3颗“格罗纳斯-M”卫星，下一代“格罗纳斯-K2”卫星也将于2020年问世。欧洲发射了2颗“伽利略”导航卫星，系统在轨数量达到14颗。随着年内3颗卫星的发射入轨，印度“区域导航卫星系统”卫星星座完成第一阶段部署，区域自主导航能力大幅增强。

微小卫星展示更多军事潜力。小卫星逐渐成为发展热点，其突出优势受到军方高度关注，有望在更大范围与更深程度融入战场作战。根据欧洲资讯公司预测，未来10年，小卫星将井喷式增长，发射数量超过3600颗，会引发航天领域的重大变革。美陆军正在寻找利用微小卫星实现成像和空间态势感知的方法，DARPA重点支持“雷达网”项目，旨在突破小卫星载荷技术瓶颈，降低发射成本。在侦察监视领域，美国国家侦察局在地理空间情报会议上提出未来计划加大利用立方体卫星，并构建新的地面控制体系；美国行星资源公司计划建设“谷神星”系统，发射10颗小卫星用于红外和高光谱对地观测。在通信领域，美陆军正计划发展由16颗小卫星组成的“陆军全球动中通卫星通信”系统，该星座能覆盖美国南方司令部、非洲司令部和部分太平洋司令部所辖战区，建成后可为特定地区提供持续通信服务；美欧多家公司继续推进利用微小卫星构建大型低轨通信卫星星座的计划，建成后将具有重要的军事应用价值。

先进技术提升空间系统性能。在DARPA和NASA联合投资下，美国洛·马公司与加州大学联合开展微缩干涉光学成像系统研究，利用大规模微型干涉仪组成的微缩阵列进行干涉成像，有望上百倍降低传统光学成像系统的尺寸和质量，对于未来光学成像将产生深刻影响。美国科学家提出了图像重构技术，该技术可在不改变侦察卫星硬件的前提下，利用单颗或多颗侦察卫星对同一目标的多张侦察图像进行在轨图像后期处理与合成，理论上可将图像分辨率提升5倍。空间激光通信具有传输速率高、安全性好等特点，可实现卫星、空中平台大容量数据的近实时传输。欧洲发射了“欧洲数据中继系统”的首个数据中继有效载荷，推动卫星激光通信技术迈入实用化；DARPA启动项目资助小企业研发卫星间激光通信技术，为作战人员提供更强的卫星通信能力。

空间态势感知形成天地一体新能力

空间态势感知能力是洞察和掌控潜在对手空间活动意图与动向、确保空间资产安全的关键，是进行空间控制的基础和前提。2016年，主要航天国家继续推进天地一体与覆盖全轨道的空间态势感知技术发展，“透明化”成为空间发展新走向。

研制与升级天地监视系统。美国洛马公司已经在新泽西建立了一个小规模“太空篱笆”雷达测试场，首次开始跟踪空间目标。美国空军从DARPA接收了“空间监视望远镜”（SST）的操控权，近期将该系统从白沙靶场迁往澳大利海军基地。麻省理工学院林肯实验室负责研制的ORS-5空间监视卫星将于近期发射，提供地球同步轨道目标监视能力。欧空局授出合同，计划在西班牙部署空间监视雷达。

验证高机动空间监视卫星。美国空军在年初的太空作战模拟试验中使用“区域空间自动导航与制导实验”（ANGLES）卫星完成了一系列空间机动与抵近监视任务。美国使用2014年发射的“地球同步轨道空间态势感知项目”（GSSAP）卫星抵近出现故障的“移动用户目标”-5卫星，进行详细监测；2016年8月，美国空军发射了第3和第4颗GSSAP卫星，GSSAP卫星具备较强的机动变轨能力，可按需抵近地球同步轨道目标，对目标进行详细监视。

关注多源数据融合与处理。DARPA启动了提升空间态势感知能力的“轨道瞭望”项目，该项目将通过集成美国政府、军方、商业及国际合作伙伴等不同来源的空间目标监视数据和其他数据，创建新型数据采集平台和网络，提供更清晰、更真实的空间态势图。2016年，“轨道瞭望”项目已经完成了7家空间态势感知数据提供商的实时数据集成，组建了全球最大的空间监视网络体系。该项目建成后将使空间事件的提示与预警时间从几周缩短到几小时，使数据的精确性和经济可承受性实现指数级提高，为美军空间态势感知能力带来革命性变化。

积极推进国际与商业合作。至2016年12月，美国已与11个国家（英国、韩国、法国、加拿大、意大利、日本、以色列、澳大利亚、德国、西班牙、阿联酋），以及两个国际组织（欧洲航天局和欧洲气象卫星应用组织）签署了空间态势感知共享协议，建立空间态势感知数据分享联盟。美军还与50家卫星发射服务商、运营商等签署合作协议，将其获得的空间目标数据与卫星运营商通过遥测、跟踪获得的卫星确切轨道数据进行对比，提高空间目标监视能力。

空间控制技术进入创新发展新阶段

2016年，美欧等继续探索在轨装配、碎片清除等具备多种用途的空间先进技术发展，这些技术的使用目的与界限模糊，其发展以及应用前景引发了广泛的猜测与忧虑，使得空间安全问题更加复杂多变。

积极探索空间自主装配新概念。自主装配是指由进行自主服务的航天器在空间将不同的部件连接成航天器，该技术将大幅降低航天器成本，变革进入和利用空间的能力，同时也具有重大的空间对抗应用价值。美国开展了“蜻蜓”“空间光学孔径自组装”“空间装配大型结构系统”等一系列在轨装配技术项目研究。美国NASA和加州理工学院的团队提出采用模块化结构、利用组装机器人在太空中建造望远镜系统的概念。NASA计划2017年举办技术挑战赛，探索航天器模块化、机器人装配、空间组装“太空拖船”等新技术。

稳步推进空间在轨服务项目。DARPA启动了“静止轨道卫星机器人服务”（RSGS）项目，计划在未来五年内以公私合作方式发展地球同步轨道卫星在轨检查与维护技术，并进行在轨演示验证。RSGS项目发展的轨道机动、机械臂等技术有望实现全新的航天器操作方式。“德国在轨服务任务”（DEOS）任务启动10年以来，在多个技术领域取得了重要进展，拟于2018年进行在轨试验。该项目重点验证的燃料加注、故障维修等能力，以及使用的机械臂、交会对接、在轨捕获等技术在空间对抗中具有一定应用潜力。

欧盟空间碎片清除项目即将实施。欧盟“清除太空碎片”项目下用于清除太空碎片的试验装置（鱼叉、渔网和阻力帆）等在英国皇家学会科学展览会上进行了展示。该项目计划2017年初发射，成为世界上首个测试空间垃圾捕获系统的任务。

责任编辑：张传良